[发明专利]改进的浮选方法

说明书

发明领域

本发明涉及浮选方法。

发明背景

浮选是用于从淤浆悬浮液中分离颗粒材料的熟知技术。在浮选中，用试 剂处理含颗粒的淤浆以使某些颗粒成为疏水性的(抗水的)并且气体(通常 是空气)以小气泡形式传到该悬浮液中。当疏水性颗粒和气泡接触时，疏水 性颗粒附着于气泡上。由于静水压力，气泡连同附着的颗粒向上升起通过淤 浆形成泡沫。然后将含附着颗粒的泡沫以浓缩物或产物除去，同时任何亲水 性(亲水)颗粒保留在淤浆相中并随淤浆相一起以尾渣(tailings)流出。浮选 法可以应用于矿物质在水中的悬浮液，煤炭在水中的悬浮液，以从水中除去 油滴，以及应用于纤维性或植物性物质例如造纸纤维、细菌细胞等。除了将 试剂添加到淤浆中以使颗粒成为疏水性的(此种试剂称作捕集剂)之外，还 通常添加起泡剂以帮助形成稳定泡沫。

常规浮选在槽或容器中进行。此种槽或容器装备有叶轮，该叶轮搅拌该 淤浆并帮助维持颗粒处于悬浮中。通常经由该叶轮使空气进入浮选槽。该叶 轮具有三种主要功能：

-产生气泡；

-使气泡和颗粒碰撞并彼此附着；和

-保持颗粒处于悬浮中。

随着浮选原料中的颗粒变粗，通常将叶轮速度增加以保持颗粒处于悬 浮中。在常规浮选槽中，使叶轮浸入浮选槽内并构成该浮选槽的主要部分。 因此，为了影响其功能之一(例如颗粒悬浮)而不影响其它功能(例如气泡 产生和气泡/颗粒碰撞/附着)，调节叶轮速度是不可能的。

一种可供选择的浮选设备是自吸气的充气式浮选机。此种设备让淤浆运 动通过混合设备，其中该淤浆的运动产生真空，该真空引起在大气压下对该 淤浆充空气。这些浮选设备可以商品名浮选槽、Imhoflot V-浮选 槽、Imhoflot G-浮选槽和Jameson浮选槽商购。该Jameson浮选槽在美国专 利4,938,865号和澳大利亚专利677542号中进行了描述。这两篇专利的全部内 容在此引入供参考。这些专利中描述的浮选设备可以商品名“Jameson浮选 槽”(该浮选槽以它们的发明人Professor Graeme Jameson命名)商购。Jameson 浮选槽已经广泛商业化并且已经用于浮选细煤粉和煤粘泥(主要是为了清洗 煤)，浮选贱金属、非硫化物脉石，浮选钾碱、石墨，处理铜、钴、锌、镍 和铂的电解提取中的液体(主要通过从负载的浸提液中除去有机物)，用于从 由溶剂萃取法产生的有机物/萃余液混合物中回收有机相，和用于从油砂工业 中考虑的砂和淤泥(亦称焦油砂和沥青砂)中回收沥青及其它石油烃混合物。

该Jameson浮选槽包括降液管(或多个降液管)，通常呈大体垂直的柱形 式。与机械浮选槽相比，Jameson浮选槽中产生气泡和颗粒气泡碰撞/附着的 功能单独地在降液管内部实现。构成Jameson浮选槽降液管的不同的水动力 学区域示于图2中并且由自由射流、吸入喇叭形口、卷射流(plunging jet)、混 合区和管流区构成。以下步骤在降液管内进行，下面将更详细地阐明所述步 骤：

-由通过孔口的淤浆产生的射流促进空气吸入降液管中

-射流的剪切作用产生细小气泡并输送它们通过混合区

-颗粒和气泡彼此碰撞并附着并随后沿降液管向下流动通过管流区

-通过静水压力从降液管中除去气泡，从而产生真空以进一步夹带空气

自由射流

淤浆原料在压力下被输送到喷嘴并且当它通过孔板时导致浆状物的自 由射流产生。当自由射流通过降液管时，与空气的接触导致射流的稍微减缓， 射流直径的微小膨胀和射流表面之上的波动，该波动夹带少量空气。

吸入喇叭形口(induction trumpet)

自由射流冲击降液管内的淤浆混合物并且碰撞的压力在淤浆表面上产 生凹陷，称作吸入喇叭形口。由于吸入喇叭形口的沟槽进口形状，空气进入 在自由射流基部的区域。自由射流通过吸入喇叭形口，其携带着该层夹带的 空气。此外，吸入喇叭形口的周期性瓦解导致进一步空气夹带。

卷射流(plunging jet)

一旦射流通过吸入喇叭形口的底部进入降液管中淤浆的主体，就将它称 为卷射流。卷射流的高剪切速率导致空气的夹带层分解为许多小气泡，通常 直径<500μm，它们被携带入降液管下段。

混合区